35kV直掛式SVG系統(tǒng)及其PLC邏輯控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及大容量靜止無功補償器，尤其是35kV直掛式SVG系統(tǒng)及其PLC邏輯控制方法。
【背景技術】
[0002]在我國電網(wǎng)建設和運行中，長期存在的一個問題是無功補償容量不足和配備不合理，特別是可調(diào)節(jié)的無功容量不足，快速響應的無功調(diào)節(jié)設備更少。
[0003]近幾年，隨著經(jīng)濟的快速增長，我國電網(wǎng)存在下面一些特點:發(fā)電機基本處于滿發(fā)狀態(tài)，使得動態(tài)無功支撐日益不足；隨著經(jīng)濟增長和高新技術的發(fā)展，恒定功率負荷逐年遞增；空調(diào)、取暖等類突增負荷所占比例越來越大，高峰達到40%以上，常規(guī)電容補償裝置不能適應突增負荷需要；在全國大型互聯(lián)網(wǎng)中，需要大容量的動態(tài)無功儲備；需要提高超高壓電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，特別是重要負荷中心的電壓穩(wěn)定性；需要進一步提高有功的輸送能力。
[0004]隨著大功率非線性負荷用戶(如電氣化機車、乳機、電弧爐、硅鐵爐等)的不斷增多，對電網(wǎng)的沖擊和諧波污染呈不斷上升趨勢，缺乏快速無功調(diào)節(jié)手段造成了母線電壓隨運行方式的變動很大，導致電網(wǎng)損耗增加。
[0005]目前的靜止無功補償器主要采用SVC，SVC是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，電容器提供固定的容性無功Qc，補償電抗器通過的電流決定了補償電抗器輸出的感性無功QTCR大小，感性無功和容性無功相抵消，只要做到系統(tǒng)無功QN=Qv (系統(tǒng)所需)-Qc+QTCR=常數(shù)(或者0)，則能夠實現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)=常數(shù)，電壓幾乎不波動，關鍵是準確控制晶閘管的觸發(fā)角，得到所需要的流過補償電抗器的電流。采集母線的無功電流值和電壓值，合成無功值，和所設定的恒無功值進行比較，計算得到的觸發(fā)角大小。通過晶閘管觸發(fā)裝置，使晶閘管流過所需要的電流。
[0006]但是SVC具有以下缺點:1.SVC的響應時間為10-40ms，時間較長；2.補償容量有電容器容量和電抗器容量所決定，較窄；3.SVC本身就是一個諧波源，會產(chǎn)生諧波，消除起來很困難；4.由于SVC采用了高壓大容量的電容器和電抗器做儲能元件，占地面積大；5.由于采用高壓大容量的電容器和電抗器，功耗較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供35kV直掛式SVG系統(tǒng)及其PLC邏輯控制方法。
[0008]本發(fā)明采用的技術方案是:
一種35kV直掛式SVG系統(tǒng)，包括一主控箱和至少一閥組，以及PLC和組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)；該主控箱包括集成于主控板上的主控DSP和主控FPGA、以及與主控板通訊的主控箱光纖板；該閥組包括A相、B相、C相閥控箱以及分別與A相、B相、C相閥控箱對應的三個閥組單元，所述閥控箱包括集成于閥控板上的閥控DSP和閥控FPGA、以及與閥控板通訊的閥控箱光纖板，該閥控箱光纖板分別與對應的閥組單元連接；其中: 所述主控DSP作為組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、PLC、閥控箱閥控DSP之間的通訊橋梁，并負責接收、分發(fā)的所有信息數(shù)據(jù)；
所述主控FPGA用于實現(xiàn)SVG所有數(shù)據(jù)采樣、無功計算、系統(tǒng)級控制策略的實現(xiàn)、補償容量的分配、正弦波信號的生成、系統(tǒng)故障判斷和保護，最終形成調(diào)制正弦波信號瞬時值，單元均壓正弦波信號以及控制命令，通過主控箱光纖板傳送給各個閥控箱的閥控FPGA ；
所述閥控DSP用于接收閥模塊單元直壓、模塊內(nèi)部溫度，最終經(jīng)TCP/IP反饋至主控
DSP0
[0009]所述閥控FPGA通過光纖接受主控FPGA輸出的調(diào)制正弦波信號瞬時值和單元均壓正弦波信號瞬時值，以實現(xiàn)單元均壓控制、三角波移相SPWM控制、產(chǎn)生觸發(fā)信號、與每個單元驅動板通訊和解碼、功率單元故障判斷和保護；
所述PLC通過硬節(jié)點監(jiān)測整個電氣回路的開關狀態(tài)，并接收主控DSP對開關狀態(tài)的信息反饋，以實現(xiàn)整機并網(wǎng)運行流程；
所述組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)用于獲取主控箱和各個閥控箱以及PLC的所有狀態(tài)，下發(fā)各種控制參數(shù)、系統(tǒng)保護，查看由主控DSP反饋的故障信息、實時波形、故障SOE。
[0010]進一步，所述主控箱還包括與主控板通訊的信號調(diào)理板。
[0011]本發(fā)明還包括與所述35kV直掛式SVG系統(tǒng)同一發(fā)明構思的PLC邏輯控制方法，包括以下步驟:
步驟A:清除故障；
步驟B:啟動風機運行；
步驟C:預充電；
步驟D:自檢;
步驟E:抬壓；
步驟F:合芳路開關并網(wǎng)。
[0012]進一步，所述步驟A包括監(jiān)控屏下發(fā)清故障命令，通知主控DSP進入狀態(tài)和故障初始化；PLC從DSP讀到清故障命令位反饋后自動下發(fā)撤銷清故障命令。
[0013]進一步，所述步驟C包括:Cl、手動合主開關，對功率單元進行預充電，監(jiān)控保護屏柜上“主開關”指示燈亮；C2、監(jiān)控切換到“SVG單元棒圖”顯示界面，觀察A相、B相、C相電壓值的變化，或退回主界面點擊閥組，可以看見每個模塊對應的直壓和溫度值，同時觀察各單元模塊起振是否正常；C3、約經(jīng)過2s，每個功率單元充電到500V左右，切換回到“PLC邏輯參數(shù)”界面，“DSP反饋”欄中“預充電完成”前白框變?yōu)榫G色；C4、等待“控制狀態(tài)”欄中“允許自檢”前白框變綠，則可進入下一步操作；C5、若超過60s功率單元達不到500V則退出預充電狀態(tài)，分主開關。
[0014]進一步，所述步驟D包括:監(jiān)控屏下發(fā)自檢命令，通知FPGA對功率單元狀態(tài)故障檢測；完成后，F(xiàn)PGA反饋“自檢完成”信號，PLC撤銷自檢。
[0015]進一步，自檢操作完成后，功率單元直壓達到500V，主控對功率單元下發(fā)開脈沖命令，進一步抬升單元直壓。
[0016]進一步，所述步驟E包括:當直壓穩(wěn)定在750V左右，旁路充電電阻，并下發(fā)“并網(wǎng)”命令，完成裝置并網(wǎng)。
[0017]本發(fā)明的有益效果: 本發(fā)明直掛式SVG是繼降壓式SVG大容量靜止無功補償器最新技術的代表。35kV直掛式SVG省去降壓變，直接掛于35kV電網(wǎng)上，能夠適應電網(wǎng)百兆級的快速動態(tài)補償，調(diào)節(jié)長距離輸電線路電壓，降低輸電損耗，提高輸送能力并且提高暫態(tài)電壓穩(wěn)定水平，可廣泛應用于風電站、光伏電站等。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0019]圖1是本發(fā)明35kV直掛式SVG系統(tǒng)的原理框圖；
圖2是直掛式SVG系統(tǒng)的PLC邏輯控制方法流程圖；
圖3是清除故障的流程圖；
圖4是啟動風機運行的流程圖；
圖5是自檢的流程圖；
圖6是合旁路開關的流程圖圖7是并網(wǎng)的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]35kV直掛式SVG的控制系統(tǒng)采用組態(tài)監(jiān)控+PLC+控制器的方式。其中，組態(tài)監(jiān)控主要負責下發(fā)各種控制參數(shù)、整機保護設定值以及顯示運行狀態(tài)、故障；PLC主要負責整機運行流程；主控制器采用DSP+FPGA架構，DSP從上代降壓式SVG的TMS320F2812升級及為TMS320F28335，TMS320F28335具備32位浮點運算能力，且精度較高，可以很方便的計算小數(shù)，而定點型TMS320F2812不能直接計算小數(shù)，必須經(jīng)過轉換，主要負責監(jiān)控、PLC及FPGA之間的數(shù)據(jù)傳送；FPGA主要負責完成35kV直掛式SVG采樣、算法運算、PWM脈沖生成及其保護等。
[0021]如圖1所示，一種35kV直掛式SVG系統(tǒng)，包括一主控箱和至少一閥組，以及PLC和組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)；該主控箱包括集成于主控板上的主控DSP和主控FPGA、以及與主控板通訊的主控箱光纖板和信號調(diào)理板；該閥組包括A相、B相、C相閥控箱以及分別與A相、B相、C相閥控箱對應的三個閥組單元，所述閥控箱包括集成于閥控板上的閥控DSP和閥控FPGA、以及與閥控板通訊的閥控箱光纖板，該閥控箱光纖板分別與對應的閥組單元連接；其中:
所述主控DSP作為組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、PLC、閥控箱閥控DSP之間的通訊橋梁，并負責接收、分發(fā)的所有信息數(shù)據(jù)；
所述主控FPGA用于實現(xiàn)SVG所有數(shù)據(jù)采樣、無功計算、系統(tǒng)級控制策略的實現(xiàn)、補償容量的分配、正弦波信號的生成、系統(tǒng)故障判斷和保護，最終形成調(diào)制正弦波信號瞬時值，單元均壓正弦波信號以及控制命令，通過主控箱光纖板傳送給各個閥控箱的閥控FPGA ；
所述閥控DSP用于接收閥模塊單元直壓、模塊內(nèi)部溫度，最終經(jīng)TCP/IP反饋至主控
DSP0
[0022]所述閥控FPGA通過光纖接受主控FPGA輸出的調(diào)制正弦波信號瞬時值和單元均壓正弦波信號瞬時值，以實現(xiàn)單元均壓控制、三角波移相SPWM控制、產(chǎn)生觸發(fā)信號、與每個單元驅動板通訊和解碼、功率單元故障判斷和保護；
所述PLC通過硬節(jié)點監(jiān)測整個電氣回路的開關狀態(tài)，并接收主控DSP對開關狀態(tài)的信息反饋，以實現(xiàn)整機并網(wǎng)運行流程；
所述組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)用于獲取主控箱和各個閥控箱以及PLC的所有狀態(tài)，下發(fā)各種控制參數(shù)、系統(tǒng)保護，查看由主控DSP反饋的故障信息、實時波形、故障SOE。<